JPS6381992A - 光電子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光電子装置、特にバフケージを構成するキャッ
プの天井部分に設けられた光学系と、パッケージ内の光
素子との距離を自在に調整可能な光電子装置に関する。

〔従来の技術〕

光通信用光源あるいはディジタルオーディオディスク、
ビデオディスク、レーザプリンタ等の情報処理装置用光
源として、レーザダイオードや発光ダイオードが使用さ
れている。これらレーザダイオードや発光ダイオード等
の光素子から発光された光をパッケージの外部に放射す
る際、パフケージを構成するキャップの天井に設けられ
た光透過窓から光をパッケージの外部に放射する構造が
ｐｏｒｔ　　Ｖｏｌ、３２　　Ｎｏ、２χ昭和６１年４
月１８日発行、Ｐ５５〜Ｐ６２には、光通信用ＧａＡｌ
Ａ３赤外発光ダイオードのパンケージにおいて、フラッ
トレンズやマイクロレンズを取り付けたパッケージ構造
が示されている。この文献には、フラットな構造の発光
ダイオードチップから発光された光は、発光ダイオード
チップの表面に固定された球レンズで集光された後、キ
ャップの天井部分に設けられたレンズあるいは平坦なガ
ラス板からなる光学系を通ってパッケージ外部に放出さ
れるようになっている。

また、光通信用発光ダイオードとして、発光ダイオード
チップを半球状（ドーム状）としたものが、日立評論社
発行「日立評論Ｊ　１９８３年第１号、昭和５８年１０
月２５日発行、Ｐ４９〜Ｐ５２に記載されている。この
文献には、発光ダイオードチップのドーム面から発光し
た光は、先球ファイバの先端に取り込まれてパッケージ
の外部に案内される構造となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述のように、たとえば、発光ダイオード装置は、発光
ダイオードチップから発光された光は、パッケージを構
成するキャップに取り付けられた光ファイバ等の光学系
に取り込まれてパッケージ外部に取り出されたり、ある
いはレンズで集光された後キャップの天井部分に取り付
けられたレンズや平坦なガラス板からなる光学系を通っ
てバフケージ外部に取り出されるようになっている。

このように、発光ダイオードチップから発光された光が
パッケージの外部に取り出される構造が色々あることと
、発光ダイオードから発光される光の波長が多様化する
ことによるチップ寸法の違ル１等によって、キャップの
光ファイバ、レンズ。

平板ガラス等の光学系と、発光ダイオードチップとの距
離は変動する。このため、本出願人にあっては、数種類
のキャップを用意しておき、仕様に合わせてキャップを
選択して発光ダイオード装置の組立を行っている。

しかし、このような構造のパッケージでは、以下に記す
ような不具合が生じることが本発明者によってあきらか
にされた。

すなわち、発光ダイオード装置の組立に先立って、複数
種類のキャップを用意しておくことは、キャンプの製作
コストが高くなるとともに、管理が面倒となる。また、
発光ダイオード装置の組立にあっても、キャップ選択ミ
スによる組立誤り等も発生するおそれがある。

また、キャップを数種類用意しておき、チップとキャン
プの光学系との間隔が適切となるように配慮されていて
も、チップ寸法のばらつき等によって、前記光学系とチ
ップとの間隔を微妙に調整したくなる場合も生じる。特
に、チップ形状がドーム構造の場合は、ドームの曲率の
ばらつきによる光結合状態不均一は、光学系とチップと
の間隔を修正することによって解消できることも分かっ
た。

本発明の目的はキャンプに取り付けられた光学系と光を
発光する光素子との間隔を調整できる構造の光電子装置
を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

本発明の発光ダイオード装置は、発光ダイオードチップ
を主面に搭載したステムと、前記発光ダイオードチップ
から発光された光を取り込むレンズを天井部分に有する
キャップとによってバフケージが構成されているが、前
記キャンプには雌ネジが設けられているとともに、ステ
ムの主面には雄ネジが設けられた筒状支持部が設けられ
ていて、キャンプはこの筒状支持部にネジ込まれている
。

また、前記キャップは発光ダイオードチップとレンズと
の間隔調整がなされた後、はその周縁全域はステムに気
密的に溶接されている。

〔作用〕

上記した手段によれば、キャップがステムの筒状支持部
にネジによって取り付けられていることから、キャップ
の回動調整によってレンズと発光ダイオードチップとの
間隔を適性に修正でき、発光ダイオードチップと光学系
との光結合状態を適性にすることができる。また、キャ
ップ周縁はステムにその全域で溶接されているため、パ
ッケージの気密性も維持できる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。

第１図は本発明の一実施例による発光ダイオード装置を
示す断面図である。

発光ダイオード装置は、第１図に示されるように、板状
のステム１と、このステム１の主面側に取り付けられた
キャップ２とによってパッケージが構成されている。前
記ステム１は、その主面中央にサブマウント３を介して
ドーム構造の発光ダイオードチップ（チップ）４が搭載
されている。

前記サブマウント３は、図示しない接合材を介してステ
ム１の主面に固定されている。また、サブマウント３の
主面、すなわち、上面全域には絶縁膜５が設けられてい
るとともに、この絶縁膜５の上には、導体層６．７が設
けられている。前記サブマウント３の中央の導体層６．
７は、チップ４の一対の電極と対応している。すなわち
、詳細に図示はしないが、前記チップ４の下面中央には
スポット状の電極６′と、このスポット状の電極６′を
取り囲むような馬蹄形の電極７′とが設けられている。

したがって、導体層６．７の内端部分のパターンは、こ
れらスポット状の電極６′および馬蹄形の電極７′に対
応し、サブマウント３上にチップ４を重ねた際、導体層
６．７とスポット状の電極６′および馬蹄形の電極７′
が一致して重なるようになっている。また、導体層６．
７の外端はサブマウント３０両端側に延在し、ワイヤを
接続するボンディング部分となっている。

一方、前記ステム１には、２本のリード８がガラス等の
絶縁体９を介して貫通状態で取り付けられている。そし
て、これらリード８の上端と絶縁膜サブマウント３の導
体層６．７とは、ワイヤ１０によって電気的に接続され
ている。したがって、これらリード８に所定の電圧を印
加すると、絶縁膜チップ４のドーム面から光１１を発光
する。

また、ステム１の主面には、前記サブマウント３および
リード８等を取り囲むように円筒状の筒状支持部１２が
気密的に固定されている。この筒状支持部１２の外面に
は雄ネジ１３が設けられている。この筒状支持部１２に
はキャップ２が取り付けられる。

他方、前記キャップ２は天井部１４を有する円筒体とな
っているとともに、内周壁には雌ネジ１５が設けられて
いる。そして、この雌ネジ１５が前記ステムｌの筒状支
持部１２の雄ネジ１３に螺合されるようになっている。

また、キャンプ２の天井部１４の中央には光透過窓１６
が設けられている。この光透過窓１６には透明体からな
るレンズ１７が設けられている。このレンズ１７には、
前記チップ４から発光された光１１が取り込まれるよう
になる。

このような発光ダイオード装置を組み立てる場合は、リ
ード８および筒状支持部１２が取り付けられたステム１
およびレンズ１７が取り付けられたキャンプ２が用意さ
れる。

つぎに、ステム１の主面にチップ４を搭載したサブマウ
ント３が固定されるとともに、サブマウント３の主面の
導体層６．７とり−ド８とがワイヤ１０によって電気的
に接続される。

つぎに、キャップ２がステム１に取り付けられる。キャ
ップ２はキャンプ２に設けられた雌ネジ１５を介して、
ステム１の筒状支持部１２の雄ネジ１３部分にネジ締め
される。この結果、キャンプ２を回転させることによっ
て、キャップ２はステム１に対して上下するため、ステ
ム１に搭載されたチップ４とキャップ２の天井部１４に
取り付けられたレンズ１７との間隔は変動する。したが
って、キャンプ２を回転調整することによって、チップ
４とレンズ１７との光結合状態を最良に調整できる。

つぎに、−度光結合状態を調整した後は、チップ４とレ
ンズ１７との間隔が変動しないように、キャップ２の周
縁は溶接による接合材１８によって筒状支持部１２に固
定される。前記溶接はキャップ２の前局に亘って行われ
るため、キャップ２は筒状支持部１２に気密的に固定さ
れ、ステム１とキャップ２とで構成されるパッケージの
気密性は維持される。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。

（１）本発明の発光ダイオード装置にあっては、キャッ
プはステムの筒状支持部にネジ締めされているため、ス
テムに搭載された発光ダイオードチップとキャップに取
り付けられたレンズとの間隔を最良の状態に修正できる
ことから、発光ダイオード装置の特性向上が達成できる
という効果が得られる。

（２）上記（１）により、本発明の発光ダイオード装置
は、発光ダイオードチップとレンズとの間隔調整が自在
にできることから、レンズ付きキャップの共用化も可能
となり、キャップの種類を低減できるという効果が得ら
れる。

（３）上記（２）により、本発明によれば、キャンプの
種類の低減により、キャップの製造コストを低減できる
という効果が得られる。

（４）上記（２）により、本発明によれば、キャンプの
種類の低減により、キャップの管理がし易いという効果
が得られる。

（５）上記（２）により、本発明によれば、キャップの
種類が低減されることから、キャップの選択誤りも少な
くなり、誤って種類の異なるキャップを取り付ける等の
組立ミスの発生頻度を低減できるという効果が得られる
。

（６）本発明の発光ダイオード装置にあっては、キャッ
プはステムの筒状支持部にネジ締めされるととも°こ、
ステムに搭載された発光ダイオードチップとキャップに
取り付けられたレンズとの間隔の調整が終了した後は、
キャップの周縁全域は溶接によって筒状支持部に固定さ
れるため、パッケージの気密性が維持でき耐湿性が優れ
た発光ダイオード装置を提供することができるという効
果が得られる。

（７）上記（１）〜（６）により、本発明によれば、発
光ダイオードチップと光学系との光結合状態の良好な発
光ダイオード装置を安価に提供することができるという
相乗効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、第２図に示さ
れるように、この構造では、キャップ２と筒状支持部１
２の嵌合部分を二段とし、小径部分では、筒状支持部１
２の外周に設けた溝１９に０−リング２０を取り付け、
このＯ−リング２０によって筒状支持部１２とキャップ
２との気密性を維持する。また、大径部分では、第１図
の実施例と同様に雄ネジ１３と雌ネジ１５でネジ締めさ
れるようになっている。また、筒状支持部１２の雄ネジ
１３部分にはロックナツト２１が取り付けられている。

この実施例の構造では、前記ロックナンド２１を緩める
ことによって、いつでもキャップ２を回転調整すること
ができる利点がある。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である発光ダイオード装置
に適用した場合について説明したが、それに限定される
ものではない。すなわち、半導体レーザ装置の製造技術
にも同様に適用できる。

少なくとも本発明は、パッケージ内に発光ダイオードチ
ップ、レーザダイオードチップ、受光素子等の光素子を
有するとともに、パッケージの一部にレンズ、平行平板
ガラス、光ファイバ等の光学系を取り付けた構造の光電
子装置の製造技術には適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

本発明の発光ダイオード装置は、発光ダイオードチップ
を主面に搭載したステムと、前記発光ダイオードチップ
から発光された光を取り込むレンズを天井部分に有する
キャップとによってパンケージが構成されているが、前
記キャンプがステムの筒状支持部にネジによって取り付
けられていることから、キャップの回動調整によってレ
ンズと発光ダイオードチップとの間隔を適性に修正でき
、発光ダイオードチップと光学系との光結合状態を′適
性にすることができる。また、キャップ周縁はステムに
その全域で溶接されているため、パッケージの気密性も
維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による発光ダイオード装置を
示す断面図、 第２図は本発明の他の実施例による発光ダイオード装置
を示す断面図である。　　１・・・ステム、２・・・キ
ャップ、３・・・サブマウント、４・・・チップ、５・
・・絶縁膜、６．７・・・導体層、６・・・スポット状
の電極、７・・・馬蹄形の電極、８・・・リード、９・
・・絶縁体、１０・・・ワイヤ、１１・・・光、１２・
・・筒状支持部、１３・・・雄ネジ、１４・・・天井部
、１５・・・雌ネジ、１６・・・光透過窓、１７・・・
レンズ、１８・・・接合材、１９・・・溝、２０・・・
０−リング、２１・・・ロックナンド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、パッケージ内に光素子を有するとともに、パッケー
   ジの一部に光学系を取り付けた構造の光電子装置であっ
   て、前記光学系は前記光素子に対して離反接近が調整可
   能となっていることを特徴とする光電子装置。